CN1061092A

CN1061092A - 激光料位监测仪

Info

Publication number: CN1061092A
Application number: CN 90108748
Authority: CN
Inventors: 周孝南; 胡晨; 耿照连; 万玉田; 王宝城; 杨嘉玲; 王黎莉
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-05-13
Anticipated expiration: 2005-10-26
Also published as: CN1022510C

Abstract

一种由激光发射器、光电接收转换器和声光显示器所组成的激光料位监测仪，根据激光束被物料遮挡与否或减弱程度给出声光提示信号，对固体或液体物料进行连续自动监测或异常情况报警。特别适用于冲天炉、化工液罐等高温、浓烟、高灰尘雾汽及污染腐蚀性物料等恶劣环境，监测精度可达±10mm，响应时间小于300ms。本仪器设置有计算机232接口，为使用微机对料位实行自动监控提供了方便。

Description

本发明属光电转换式料位监测仪表。

现有料位检测仪大致有以下类型：1.机械式料位计，根据机械装置与物料直接接触产生的机械动作，通过传感器给出料面情况。这类料位计易因机械故障导致误动作，操作、检修不甚方便，尤其在高温、烟雾、粉尘、污染和腐蚀性物料情况下不便使用。2.超声料位计，通过测量超声在料面反射产生的回波来确定料面的位移，因而要求测量面必须开阔，且易因环境噪声或料面不平整而引起较大误差。3.红外线料位计，不适用于高温、有热噪声的场合。4.γ射线料位计，须有放射线屏蔽装置，成本较高，且带来很重要的劳动保护问题。5.料面电视，须用人工监视料面情况实施控制动作，不易实行自动化操作，且不宜用于有污染、高温、烟雾、粉尘的恶劣环境。

针对现有料位计的上述缺点，本发明提出一种采用激光和光电转换技术的料位监测仪，可用于高温、噪声、烟雾、粉尘及污染和腐蚀性固体或液体物料等恶劣条件下对料位进行自动连续实时监测和异常情况报警。

本发明激光料位监测仪由激光发射器[1]、光电接收转换器[2]和声光显示器[3]组成。激光发射器[1]和光电接收转换器[2]分别水平相对地安装于所要监测料面位置的两侧。光电接收转换器[2]接收激光发射器[1]所发出的激光束，根据物料与激光束的相对位置引起激光束被遮档或减弱的情况及其时间间隔，转变为电信号，由声光显示器[3]发出提示信号。激光发射器[1]由倍压电源[5]、激光管[6]组成，其出光孔[7]可用光学窗口封闭。若环境条件不太恶劣，也可不封闭。光电接收转换器[3]由光电转换元件[10]、放大单元[12]、振荡器[11]、时间阈值选通门[14]、锁存输出单元[15]和光电复位单元[13]所组成;所述振荡器[11]采用5-30∶1的大占空比以提高抗干扰能力用于保证有用信号的选择可靠性。输入光孔[8]可用光学窗口或滤光片封闭。若环境条件不太恶劣，也可不封闭。声光显示器[3]包括加料鉴别单元[20]和加料声光显示[16]，料满鉴别单元[21]和料满光信号[17]、延时继电器[19]、卡料报警声光[18]、报警复位装置[23]以及计算机232接口[22]。

附图1给出了本发明激光料位监测仪的原理方框图。

以下结合附图和本发明用于铸造车间五吨冲天炉料位监测的实施例，详细说明本发明的内容。

将激光料位监测仪的激光发射器[1]和光电接收转换器[2]分别水平相对地置于冲天炉料位监测部位的两侧。鉴于此处炉体直径为0.7米，激光管[6]采用405-270型单模氦氖激光管，其输出功率为2mw，光束直径为2mm，采用倍压电源[5]供电;出光孔[7]用光学窗口封闭，并用机壳[4]将激光发射器[1]整体封闭，以免烟尘雾汽污染侵入内部。在位于光路上的炉壁处每侧各开一个直径为8mm的小孔，以让激光束通过，打到置于对面的光电接收转换器[2]之光电转换元件[10]上。这里光电转换元件[10]采用2CR型硅光电池，后面配有直流放大和比较放大单元[12]，振荡器[11]，时间阈值选通门[14]、锁存输出单元[15]和光电复位单元[13]，振荡器[11]采用10∶1的大占空比，它和时间阈值选通门[14]一起保证了有用信号的可靠选择。输入光孔[8]用光学窗口封闭，并用机壳[9]将光电接收转换器[2]整体封闭。声光显示器[3]可安装在中心控制室内，以改善操作人员的工作环境。

冲天炉开始加料后，仪器接通电源开始监测料位。当物料尚未达到监测位置时，从激光发射器[1]发出的强激光束几乎未受阻挡减弱地穿过两小孔之间的炉体，打到光电接收转换器[2]的光电转换元件[10]上，光信号被转换成电信号，经直流放大和比较放大单元[12]、通过振荡器[11]、时间阈值选通门[14]和锁存输出单元[15]处理。至声光显示器[3]的加料鉴别单元[20]，给出加料声光信号[16]，此时发出短蜂鸣声，绿灯亮，加料车可继续上料。

当物料加到指定的监测位置时，激光束被物料遮档，光电接收转换器[2]接收不到激光信号，由声光显示器[3]的料满鉴别单元[21]，给出料满光信号[17]，红灯亮，加料车停止加料。同时延时继电器[19]开始计时。正常情况下，在5-7分钟内炉料熔化下降，光电接收转换器[2]接收到透射过来的强激光信号，经由前述过程，使声光显示器[3]转变为加料声光显示：发出短蜂鸣声，绿灯亮并启动加料车继续上料。

当发生卡料时，激光信号被长时间遮挡，光电接收转换器[2]接收不到激光信号的时间超过了根据实际情况设定的正常时间间隔（例如5-7分钟），延时继电器[19]即开始动作，将料满光信号[17]转变为卡料报警声光信号[18]，发出长蜂鸣声，黄灯亮。此时须采取措施使卡料下降，当卡料情况排除后，手动报警复位装置[23]使报警声光信号停止，仪器恢复到正常监测状态。

本发明激光料位监测仪不仅可对固态物料、亦可对液态物料的料位进行监控。例如用于化工液罐，只须在待测液位处罐壁两侧相对水平位置上开两个几mm直径的小孔，用厚的光学石英玻璃作耐压密封，激光发射器[1]发出的激光穿过两个小孔打到置于对面的光电接收转换器[2]上，根据液料条件及监测距离，适当调节选择激光输出功率和光电接收阈值，就可将本发明激光料位监测仪用于液体料位连续自动监控。

本发明激光料位监测仪由于采用遮挡光束原理，应用激光作为监测光束，具有高亮度和高方向性，光能集中，探测距离长，易穿透浓烟尘雾，抗干扰能力强，特别适用于冲天炉、化工液罐等高温、浓烟、高尘埃雾汽、及污染腐蚀性物料等恶劣环境下，对料位进行连续实时监控，且由于采用大占空比振荡器保证了有用信号的可靠选择。可避免环境干扰，保证了监测的可靠性。本仪器的精度可达±10mm，检测响应时间小于300ms。本仪器设置了计算机232接口，为使用微机对料位自动监控提供了方便。

Claims

1、一种激光料位监测仪，其特征在于该料位监测仪由激光发射器[1]、光电接收转换器[2]和声光显示器[3]组成，所述激光发射器[1]和光电接收转换器[2]分别水平相对地安装于所要监测料面位置的两侧，光电接收转换器[2]接收激光发射器[1]所发出的激光束，根据物料与激光束的相对位置引起激光束被遮档或减弱情况及其时间间隔，由声光显示器[3]给出提示信号。

2、如权利要求1所述料位监测仪，特征在于其激光发射器[1]采用连续氦氖激光作为发射光源[6]，其出光孔[7]可用光学窗口封闭。

3、如权利要求1所述料位监测仪，特征在于其光电接收转换器[2]由光电转换元件[10]，放大单元[12]、振荡器[11]、时间阈值选通门[14]、锁存输出单元[15]和光电复位单元[13]所组成，所述振荡器[11]采用5～30∶1的大占空比，输入光孔[8]可用光学窗口或滤光片封闭。